在东北季风期间，泰米尔纳德邦沿海地区，硅藻的优势地位受到盐度和营养物质变化的影响而发生改变

《Marine Pollution Bulletin》：Salinity and nutrient driven shifts in diatom dominance along the Tamil Nadu coast during the northeast monsoon

本研究分析泰米尔纳德邦东北季风期间海岸带浮游植物群落结构与环境参数的关系，发现盐度差异显著（南部>29 PSU，北部<25 PSU），溶解无机氮（DIN）空间变异显著但与盐度梯度不匹配，硅藻占主导（97%），但假诺Subseta在低盐高DIN区丰度最高，Thalassiosira等在较高盐度区占优，这些变化可能影响高营养级生物和食物网结构。

　　

M.D. 巴拉蒂 | C. 穆图库马尔 | B. 查兰·库马尔 | 德维拉姆·加拉帕蒂 | 西瓦吉·帕特拉 | K. 拉穆 | M.V. 拉玛纳·穆尔蒂 | R.S. 卡卡拉

印度泰米尔纳德邦金奈国家海岸研究中心（NCCR），邮编600100

摘要

本研究旨在探讨东北季风期间，泰米尔纳德邦（TN）沿海水域中浮游植物群落结构随环境参数变化的潜在情况。研究发现，南部沿海地区的盐度较高（>29 PSU），而北部沿海地区的盐度相对较低（<25 PSU）。通过Kruskal-Wallis检验发现，溶解无机氮（DIN）在各个沿海区域存在显著的空间变异性（p < 0.001）；然而，其分布并不与盐度梯度一致，这表明DIN的输入主要受局部来源的影响。相比之下，溶解无机硅酸盐的浓度没有表现出空间变化。研究还发现DIN与浮游植物丰度之间存在显著的正相关关系（p < 0.05）。硅藻是主要的浮游植物群（约97%）；然而，SIMPER分析显示物种多样性存在显著的空间变异性，且优势物种发生了变化，这可能是由盐度和营养盐浓度的变化所驱动的。Pseudo-nitzschia属在盐度较低（22–23 PSU）且DIN浓度较高（≥4 μM）的区域中数量较多，最大丰度达到2 × 10^5个细胞/升。Cheatoceros属则分布于较宽的盐度范围内，但其物种多样性和丰度沿相关环境梯度有所不同。盐度与物种多样性之间存在正相关关系（p < 0.05），高盐度（>29 PSU）和低DIN浓度（<4 μM）条件下，Navicula、Thalassiosira、Rhizosolenia和Dactyliosolen属占据主导地位。盐度和营养盐组成的变化导致硅藻优势种类的改变，这些变化最终可能影响沿海地区的更高营养级和食物网结构。

引言

浮游植物是海洋生态系统中的重要组成部分，因为它们对初级生产和全球碳循环有重要贡献（Field等人，1998年）。浮游植物构成了食物网的基础，为初级消费者提供食物，并将能量传递给更高营养级的生物。浮游植物由多种分类群和物种组成。浮游植物群落结构受到温度、盐度、光照和营养盐等多种环境因素的影响（Muylaert等人，2000年；Athira等人，2022年），这些因素又受到水团、潮汐和大陆通道运动的影响（Valenzuela-Sanchez等人，2021年）。因此，浮游植物的组成和动态变化可以反映生态系统的生产力，并对整个海洋生态系统的结构产生影响。

沿海地区通常具有较高的生产力，因为它们从自然和人为来源获得营养盐，这种持续的营养供应是调节和维持浮游植物生长的关键因素（Lima等人，2010年；Sarma等人，2013年）。特别是在季风期间，如盐度变化、营养盐浓度升高和悬浮负荷增加等因素会对浮游植物群落产生显著影响（Bharathi等人，2018a；Bharathi等人，2018b）。先前的研究表明，在季风期间硅藻占优势，它们能在多变的水文条件下茁壮成长（Sahu等人，2012年；Bharathi等人，2018b）。然而，近年来营养盐富集或富营养化已成为一个严重问题，因为它可能导致有害藻类大量繁殖（Karlson等人，2021年）。在硅藻中，Pseudo-nitzschia属的繁殖通常较为严重，其繁殖受到盐度变化和富营养化等因素的强烈影响（Lelong等人，2012年；Bates等人，2018年）。浮游植物的生长及其竞争优势（包括毒素的产生）可能改变次级营养级的食物网效率，最终影响沿海地区的渔业生产（Athira等人，2022年）。泰米尔纳德邦是印度主要的海洋渔业生产州之一，因此了解该地区沿海浮游植物的变化非常重要。

本研究旨在探讨东北季风期间（NEM），即影响该地区的主要季风期间，泰米尔纳德邦沿海水域及部分本地治里海岸沿岸浮游植物群落随各种环境参数的变化情况。尽管所有研究地点都位于同一海岸线并受同一季风系统的影响，但环境因素（如季节性逆转电流的方向和强度以及地理环境）的不同，导致了不同的生态条件，从而影响了浮游植物的动态。研究区域包括以下几个海域：（i）帕尔克湾（PB）、（ii）马纳尔湾（GoM）和（iii）科罗曼德尔海岸的其余部分（图1）。

帕尔克湾（PB）是一个封闭的浅水盆地，将印度大陆与斯里兰卡的马纳尔岛相连，并通过东部与孟加拉湾（BoB）相连（Jyothibabu等人，2013年）。由于孟加拉湾持续输送沉积物以及波浪作用导致底部沉积物重新悬浮，该区域（沿印度海岸线延伸约260公里）被认为是浑浊的水域（Chandramohan等人，2001年）。与PB相比，马纳尔湾更宽更深，被认为是印度的海洋生物资源丰富区（Byju等人，2023年）。马纳尔湾位于印度南部和斯里兰卡西北部之间，西部与阿拉伯海（AS）相连。潘班岛（Rameswaram）和一系列被称为Ramsethu或Adams Bridge的沙洲将马纳尔湾与帕尔克湾分隔开来。Ramsethu位于印度的Rameswaram岛和斯里兰卡的马纳尔岛之间，起到物理屏障的作用。

科罗曼德尔海岸的其余部分位于孟加拉湾的西海岸，直接与之相连。金奈是泰米尔纳德邦的首府城市，也是印度第四大城市，位于孟加拉湾的西海岸，城市化程度最高，接收了大量生活、商业和工业废物。两条较小的河流——Cooum河和Adyar河流经该城市并注入孟加拉湾，而Buckingham运河沿海岸线铺设，对雨水排放、洪水管理和内陆航行起着关键作用。本地治里是本地治里联邦领土四个地理分离区域中最大的一个，主要为农业区，约56%的土地用于农作物生产（Nathan等人，2012年）。此外，泰米尔纳德邦拥有三个主要港口（金奈港、Ennore港和Tuticorin港），在全国拥有最多主要港口的州中名列前茅。因此，泰米尔纳德邦沿海的每个地点/区域都具有独特的地理位置特征和重要性。鉴于马纳尔湾、帕尔克湾和科罗曼德尔海岸部分的独特地理环境，我们推测不同生态区域的水质参数和浮游植物群落结构可能存在显著差异。

关于SCI地区浮游植物群落结构的研究较少，包括Tuticorin（Bharathi等人，2018a；Sathishkumar等人，2022年）、金奈（Mahesh等人，2015年）、Coleroon（Thillai等人，2010年）、Kalpakkam（Sahu等人，2012年）、Thiruchandur（Pitchaikani和Lipton，2016年）、本地治里（Bharathi等人，2017年）、Vellar（Silambarasan等人，2015年）和帕尔克湾（Sridhar等人，2006年）。研究表明，尽管季风期间营养盐浓度较高，但由于悬浮固体浓度较高导致光线穿透减少，浮游植物丰度较低。而非季风季节，在盐度、温度、营养盐和光照条件适宜的情况下，浮游植物丰度较高。然而，这些研究主要关注的是不同年份个别海岸浮游植物群落结构的季节性变化，而非整个泰米尔纳德邦沿海地区的变化。目前尚无研究使用统一的采样设计和多变量生态统计方法，探讨整个泰米尔纳德邦沿海地区在东北季风期间的浮游植物群落响应。虽然有一项关于泰米尔纳德邦沿海浮游植物多样性的研究（Sathish Kumar等人，2023年），但它并未覆盖整个海岸线，且排除了受污水排放影响的主要城市区域。此外，该研究是在非季风时期（2020年1月至3月）进行的。因此，本研究利用多变量群落和环境分析方法，探讨了东北季风期间（2020年11月至12月）盐度、营养盐组成和悬浮颗粒物的空间变异性对泰米尔纳德邦沿海地区硅藻优势种类和浮游植物多样性的影响。

研究区域

泰米尔纳德邦沿海位于印度东海岸，东侧濒临孟加拉湾。它是印度第三长的海岸线，占全国海岸线的15%，长度为1076公里。该地区的海洋过程，尤其是东印度洋流（EICC），对广阔的沿海区域产生了显著影响，特别是在近岸水域，洋流从3月到10月向北流动，从11月到2月向南流动。

盐度和温度的空间变异性

季风期间的地表径流强度、河流排放量、局部潮汐作用以及周围环境中的各种物理过程是影响盐度和温度变化的主要因素。在东北季风期间，泰米尔纳德邦沿海地区的盐度变化较大，波动范围在22.1至35.3 PSU之间（图2）。除TS3站点外，所有站点的盐度均未超过31.7 PSU（见表3）。

总结与结论

总结而言，在东北季风期间，泰米尔纳德邦沿海地区的溶解营养盐浓度、盐度和悬浮颗粒物（SPM）存在显著生态差异。这些差异是由多种区域因素造成的，如季节性风 reversal 引起的淡水排放、EICC将富含营养盐的高盐度上升水流从孟加拉湾带到该地区，以及来自阿拉伯海的富含营养盐的水体入侵等。

CRediT作者贡献声明

M.D. 巴拉蒂：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿构思。C. 穆图库马尔：正式分析。B. 查兰·库马尔：正式分析。德维拉姆·加拉帕蒂：正式分析。西瓦吉·帕特拉：监督。K. 拉穆：监督。M.V. 拉玛纳·穆尔蒂：项目管理。R.S. 卡卡拉：项目管理。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者感谢印度政府地球科学部（MoES）在研究期间提供的财政支持和设施。本研究是作为MoES在NCCR实施的海水质量监测（SWQM）计划的一部分进行的，项目编号为NCCR/MS/445。